Устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронной машины Советский патент 1982 года по МПК H02P9/14 

1 .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано а системах возбуждения синхронных машин.Известно устройство для автоматического регулирования возбуждения синхронной машины, обмотка возбуждения которой подключена через выпрямитель к вспомогательному генератору переменного тока 1 J.Ю

Недостатком этого устройства является его сложность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для автоматического регулиро-,5 вания возбуждения синхронной машины, содержащее вспомогательный генератор статорная обмотка которого через управляемый мостовой преобразователь подключен к обмотке .возбуждения син- го хронной машины, датчик напряжения статора вспомогательного генератора, автоматический регулятор возбуждения синхронной машины, выполненный в виде

усилителя с одним первичным и двумя вторичными каскадами, выходы которых подключены соответственно к входам систем управления катодной и анодной группами управляющих элементов, например тиристоров.мостового преобразователя 2j.

Недостатками известного устройства являются значительная сложность, обусловленная наличием двух систем возбуждения - синхронной машины и вспомогательного генератора и, следовательно, повышенные потери электроэнергии .

Целью изо(5ретения является упрощение устройства и экономия электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что катодная группа тиристоров мостового преобразователя снабжена дополнительным выводом и введен буферный тиристор, подключенный параллельно .обмотке возбуждения вспомогательного генератора, снабженного дополнительной обмоткой статора с нулевым выводом, соединенным с одним из выводов обмотки возбуждения вспо могательного генератора, другой вывод которой связан с дополнительным выводом катодной группы тиристоров мостового преобразователя, др гие выводы дополнительной обмотки статора вспомогательного генератора включены между последовательно соединенными силовыми управляемыми при борами, нгпример, тиристорами, соответствующих плеч катодной группы мостового преобразователя, к входу системы управления которой через соответствующий вторичный каскад усилителя автоматического регулятора возбуждения синхронной машины подключен один вход датчика напряже ния статора вспомогательного генера тора, а второй вход датчика напряже ния соединен с управляющим электродом буферного тиристора. На фиг. 1 изображена принципиаль ная схема устройства; на фиг. 2 зависимость I р.см (Хрвг). где IP см О ротора синхронной машин Хр.ег - ротора вспомогательного генератора. Устройство содержит вспомогатель ный генератор 1 , выход которс о через управляемый мостовой преобразователь 2 подключен к обмотке возбуж .дения 3 синхронной машины k. Дополнительная обмотка 5 статора вспомогательного генератора 1 предназначена для питания его обмотки возбуж дения 6. Один вывод обмотки возбуждения 6 подключен к нулевому выводу обмотки 5, выводы которой включены между последовательно соединенными тиристорами 7и8,9и10, 11 и12 соответствующих плеч катодной Группы 13 преобразователя 2. Другой вывод обмотки возбуждения 6 подключен к дополнительному выводу катодной группы 13 тиристоров мостового преобразователя. Автоматический регулятор возбуждения I синхронной машины 4 содержит двухкаскадный усилитель с одним первичным каскадом 15 и двумя вторичными 1.6 и 17- Выход вторичного каскада 16 соединен со входом системы управления 18 катодной группы 13 и системы управления 19 анодной группы 20 преобразователя 2. Вторичный каскад 17 усилителя и датчик напряжения 21 статора вспомогательного генератора образуют автоматический регулятор напряжения вспомогательного генератора 1. При этом один выход датчика 21 напряженная через вторичный каскад 17 усилителя подключен на вход системы управления 18 катодной группы 13 преобразователя 2. Второй выход датчика 21 напряжения через контакт 22 соединен с управляющим электродом буферного тиристора 23, подключенного параллельно обмотке возбуждения 6 вспомогательного генератора i. Зависимость, приведенная на фиг.2, показывает, что ток Зр.цг ротора вспомогательного генератора 1 (фиг.1) практически пропорционален току .ом ротора синхронной машины в диапазоне номинального режима. И если обеспечить приблизительно одинаковую скорость изменения тока ротора вспомогательного генератора 1 и тока ротора синхронной машины +, то автоматическая система регулирования синхронной машины поддерживает в этом диапазоне изменений токов постоянным напряжение статора вспомогательного генератора. Однако при разомкнутом контуре регулировании тока ротора синхронной машины, например при переводах возбуждения с основного на резервное, или в случае регулирования токов в режиме выше номинального, где зависимость между ними в общем нелинейная (фиг. 2), для поддержания постоянным напряжения статора вспомогательного генератора необходимо управляющим сигналом, изменяющимся в функции напряжения статора вспомогательного генератора, корректировать регулирующее воздействие на тех силовых управляемых приборах системы возбуждения синхронной машины, на которых одновременно образуют и регулирующий орган для возбуждения вспомогательного генератора. Согласуют скорость изменения тока ротора вспомогательного генератора со скоростью изменения тока ротора синхронной машина rvyTeM подбора определенного уровня напряжения источника питания обмотки ротора вспомогательного генератора, который определяется по формуле 8(k - 1),5 - Tgd 5 где V, скорость нарастания напря жения возбуждения вспомогательного генератора; кратность форсировки вспо могательного генератора; результирующая постоянная времени вспомогательного генератора; величина времени в секундах. В устройстзе в качестве преобразователя с системой управления, т.е регулирующего органа для возбуждения вспомогательного генератора используют тиристоры 8, 10 и 12 и сис тему управления катодной группы 13 преобразователя 2 системы возбуждения синхронной машины. буферного тиристора 23 выполняет несколько функций: дополнительно согласует скорость изменения токов роторов машин в переходных режимах; осуществляет дополнительное регулирование тока ротора вспомогательного генератора с целью обеспечения автономного регулирования токов роторов машин. Ток через обмотку возбуждения вспомогательного генератора в схеме с буферным тиристором определяется по формуле ад 0. -, т 1 выпрямленный ток, протекающий через обмотку возбуждения .вспомогательного генератора; O.J. - ток через тиристор преобразователя;Q- ток через буферный тиристор; угол проводимости буферно го тиристора; m - число фаз преобразователя Таким образом, изменяя угол пров димости буферного тиристора, дополнительно регулируют ток возбуждения вспомогательного генератора. Точки подключения обмотки 5 в пл чах катодной группы 13 преобразователя 2 выбираются из условия прибли зительного равенства обратных напряж жений, создаваемых на тиристорах системой возбуждения синхронной машины и схемой обмотки 5 вспомогательного генератора 1. Аналогично может использоваться и анодная груп па 20 преобразователя 2, 5 Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме заданный уровень выходного напряжения сийхронной машины k поддерживается с помощью автоматической системы регулирования, содержащей автоматический регулятор возбуждения 1k, выходной сигнал которого воздействует на вход системы управления 18 катодной группы 13 и системы управления 19 анодной группы 20 преобразователя 2. Заданный уровень выходного напряжения вспомогательного генератора 1 автоматически поддерживается с помощью системы регулирования возбуждения синхронной машины k. Для дополнительного регулирования тока ротора вспомогательного генератора 1 используют буферный тиристор 23, которым управляют с помощью датчика 21 напряжения. Второй выходной сигнал датчика 21 напряжения,воздействующий на систему управления 18 катодной группы 13 преобразователя 2 , в нормальных режимах синхронной машины 4 отсутствует, а появляется при определенном отклонении от заданного значения выходного напряжения вспомогательного генератора либо при размыкании контура регулирования тока ротора Синхронной машины 4. При этом воздействие на систему управления 18 катодной группы 13 преобразователя 2 сигналом датчика 21 напряжения, изменяющимся в функции напряжения статора вспомогательного генератора, не изменяет среднего значения напряжения ротора синхронной машины, так как любое изменение угла управления на тиристорах катодной группы компенсируется таким же изменением угла управления на тиристорах анодной группы с помощью системы автоматического регулировавания возбуждения синхронной машины. В данном режиме напряжение ротора синхронной машины определяется по формулеГ d 1п/з Ejcosot coso/) где Vj - напряжение ротора синхрон. ной машины; . Е - амплитуда фазного напряжения статора вспомогательного генератора; oC/i - угол регулирования анодной группы тиристоров; 793 ot. угол регулирования катодной группы тиристоров. В переходных режимах, например, при резком развозбуждении синхронной машины путем перевода преобразователя 2 в инверторный режим, обмотка возбуждения вспомогательного генератора замыкается на буферный тиристор 23. Это позволяет уменьшить скорость изменения тока ротора вспомогательного генератора по отношению к скорости изменения тока ротора син хронной машины и тем самым обеспечит правильность работы системы возбуждения синхронной машины. Для обеспечения одновременного гашения поля синхронной машины и вспомогательного генератора предварительно отключают буферный тиристор 23 путем размыкания контакта 22.. Формула изобретения Устройство для автоматического регулирования возбуждении синхронной машины, содержащее вспомогательный генератор, статорная обмотка которого через управляемый мостовой преобразователь подключена к обмотке возбуждения синхронной машины, датчик напряжения статора вспомогательного генератора, автоматический регулятор возбуждения синхронной машины, выполненный в виде усилителя с одним первичным и двумя вторичными каскадами, выходы которых подключены соответственно к входам систем управления катодной и анодной группами управляющих элементов, например, тиристоров мостового преобразователи, обличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и экономии электроэнергии, катодная группа тиристоров мостового преобразователя снабжена дополнительным выводом и введен буферный тиристор, подключенный параллельно обмотке возбуждения вспомогательного генератора, снабженного дополнительной обмоткой статора с нулевым выводом, соединенным с одним из выводов обмотки возбуждения вспомогательного генератора, другой вывод котсорой связан с дополнительным выводом катодной группы, тиристоров мостового преобразователя, другие выводы дополнительной обмотки статора вспомогательного генератора включены между тиристорами соответствующих плеч катодной группы мостового преобразователя, к входу системы управления которой через соответствующий вторичный каскад усилителя автоматического регулятора возбуждения синхронной машины подключен один вход датчика напряжения статора вспомогательного генератора, а второй вход датчика напряжения соединен с управляющим электродом буферного тиристора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР fP 299008, кл. Н 02 Р 9/1, 1969. 2.Глебов И.А. Системы возбуждения мощных синхронных машин. Л., Энергия, 1979, с. , рис. 2,3 и 2.15.